“冶金實驗研究方法”實驗課教學(xué)方法的改革與探索

張金玲+王社斌+許美賢+卜穎宏+林萬明

摘要：通過對《冶金實驗研究方法》實驗教學(xué)方法進行改革與探索，提出開放式、綜合性和自主性相結(jié)合的實驗課教學(xué)方式，以及完善、規(guī)范的實驗考核體系，設(shè)立“基礎(chǔ)訓(xùn)練—綜合培養(yǎng)—工程應(yīng)用”三個層面的冶金專業(yè)實驗體系，將工程應(yīng)用能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)納入冶金實驗教學(xué)體系，從而達到提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的目的。

關(guān)鍵詞：冶金實驗研究方法；實驗課；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0109-02

一、引言

目前，隨著教育理念的更新發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、獨立思考的能力逐漸納入培養(yǎng)體系，因此傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式逐漸被打破，取而代之的是實驗教學(xué)管理中自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

《冶金實驗研究方法》是一門典型的以實驗設(shè)計和實驗?zāi)M緊密結(jié)合的課程。它與實驗密不可分，學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)，掌握冶金理論和冶金工藝流程等專業(yè)基礎(chǔ)知識以及各個實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計模擬，在實驗中能培養(yǎng)動手能力、科學(xué)思維和工程意識，掌握冶金工程的基本實驗研究方法和技能達到培養(yǎng)和提高學(xué)生進行生產(chǎn)實踐、提高科學(xué)研究等綜合素質(zhì)的目的。因此，所開設(shè)的實驗項目應(yīng)使學(xué)生通過實驗實現(xiàn)以上目標。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，尤其是材料類的實驗教學(xué)，其方式較為單一，在實驗方式、實驗學(xué)時數(shù)以及實驗內(nèi)容設(shè)置方面都有嚴格的限制，很難根據(jù)學(xué)生的專業(yè)方向進行相應(yīng)的實驗安排，成為發(fā)展學(xué)生綜合能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的桎梏。由于實驗課依附于理論課，致使現(xiàn)有的實驗管理模式按照課程管理、實驗教學(xué)內(nèi)容各自獨立，有些實驗甚至有內(nèi)容重復(fù)、相近的現(xiàn)象，造成教學(xué)資源的浪費。而目前在實驗教學(xué)的過程中，由于實驗室教學(xué)常常是封閉的，實驗材料、實驗設(shè)備都是固定的，這也就造成了學(xué)生在相應(yīng)環(huán)節(jié)沒有充分的選擇余地。實驗室建設(shè)方面，單純的專業(yè)實驗室一般規(guī)模不大，而實驗內(nèi)容又只能固定于幾個特定的實驗，影響了學(xué)生創(chuàng)新性思維的開發(fā)。在實驗考核環(huán)節(jié)，目前都是根據(jù)實驗的簽到和提交的實驗報告作為主要給分依據(jù)，沒有結(jié)合實驗過程中的表現(xiàn)和態(tài)度。

結(jié)合我校冶金工程專業(yè)的特點和現(xiàn)狀，我們對目前冶金專業(yè)開設(shè)的《冶金實驗研究方法》中的實驗課的內(nèi)容和實驗設(shè)置提出了一些改進措施。

通過實驗課上課形式、上課內(nèi)容和考核制度的改革，來改變以往按實驗教材敘述和教師詳細講解的教學(xué)模式，克服單純驗證性或測試性實驗孤立進行而造成理論與實踐聯(lián)系不夠緊密的現(xiàn)象，避免成績由實驗報告決定而帶來的片面性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)獨立的實驗意識和工程技術(shù)能力。

二、實驗課教學(xué)方式的改革

1.實行開放性實驗?！伴_放性實驗”主要指的是兩方面，即實驗室的開放和內(nèi)容的開放。實驗室的開放包括實驗設(shè)備、試驗時間以及實驗管理；而實驗內(nèi)容的開放則是指學(xué)生可以自主選擇實驗題目，在教師的指導(dǎo)下自主進行實驗驗證。這其中，實驗室的開放尤為重要。學(xué)生進行實驗不再拘泥于書上所教授的試驗方法或?qū)嶒炘O(shè)備，而是在教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，針對某一個實驗內(nèi)容，可以通過查閱相關(guān)的文獻，確定實驗計劃，在實驗室的范圍內(nèi)進行相應(yīng)的實驗。要求圍繞一系列冶金實驗技能訓(xùn)練，使學(xué)生掌握冶金實驗研究的方法，同時根據(jù)冶金行業(yè)的發(fā)展，結(jié)合冶金工藝技術(shù)的要求，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科學(xué)研究的技術(shù)素質(zhì)，提高學(xué)生的現(xiàn)場適應(yīng)性與科研基本技能。

2.學(xué)生自主選擇實驗。我們將“冶金實驗研究方法”的課堂教學(xué)內(nèi)容分為兩個層次：第一層次指的是基礎(chǔ)性實驗，包括各種儀器、設(shè)備的操作以及結(jié)果分析方法。在“冶金實驗研究方法”這門課程中，例如熔煉爐的操作使用、石灰石活性度的測定、鋼中硫含量的測試、爐渣熔點測定、頂吹轉(zhuǎn)爐模擬、中間包模擬等，目的是掌握冶金過程的基本實驗技能，為后續(xù)綜合性實驗和畢業(yè)設(shè)計的開展奠定基礎(chǔ)。第二層次實驗是綜合性實驗，考慮到有色冶金、鋼鐵冶金方向的培養(yǎng)需要，將實驗項目分為必做實驗和選做實驗，其中必做實驗是冶金工程專業(yè)學(xué)生都必須完成的，而選做實驗則依據(jù)不同培養(yǎng)方向的需要以及現(xiàn)有的實驗條件，分別開設(shè)實驗項目供學(xué)生選擇。這部分實驗相當于小型的冶金研究課題，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進行綜合性的設(shè)計來解決冶金研究中的問題，主要培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、設(shè)計實驗以及相互合作的能力。

實驗課的上課形式分為教師指導(dǎo)操作和學(xué)生自主操作。對于一些貴重的大型設(shè)備，如火花原子放射光譜儀、掃描隧道顯微鏡等設(shè)備的使用可以在專業(yè)教師的指導(dǎo)下進行，以確保儀器、設(shè)備的正常運行；而對于傳統(tǒng)的冶金實驗、測試設(shè)備，如電阻爐、分析天平等，則可以在教師的統(tǒng)一講解和示范后，按照使用手冊和操作規(guī)范，由學(xué)生自己動手進行實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

3.工程能力的培養(yǎng)。為了適應(yīng)全球經(jīng)濟和知識的高速發(fā)展，解決在實際應(yīng)用中所面臨的工程問題，工程能力的培養(yǎng)成為冶金工程專業(yè)大學(xué)生所要求具備的基本素質(zhì)，工程能力的高低成為衡量現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)人才的基本標準?！兑苯饘嶒炑芯糠椒ā穼I(yè)課中的實驗教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為目標，在實驗教學(xué)過程中開展“基礎(chǔ)型訓(xùn)練—綜合型訓(xùn)練—工程型應(yīng)用”三個層面的冶金專業(yè)實驗教學(xué)體系。基本型訓(xùn)練：通過驗證實驗、演示實驗等手段，了解冶金專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)實驗的內(nèi)容和方法，培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗操作技能。綜合型訓(xùn)練：通過開設(shè)綜合型的實驗題目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗技能。學(xué)生通過綜合運用冶金專業(yè)課上所學(xué)到的相關(guān)內(nèi)容，訓(xùn)練其綜合技能，培養(yǎng)其設(shè)計實驗的能力。工程型應(yīng)用：通過“產(chǎn)品設(shè)計—生產(chǎn)仿真測試—性能測試”等一系列環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生專業(yè)課程理論知識融會貫通，使其將所學(xué)的冶金專業(yè)理論知識和工廠實踐全面的有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計冶金產(chǎn)品方案，生產(chǎn)合格冶金產(chǎn)品的全面性、綜合性的工程技術(shù)能力，從而使學(xué)生具備將冶金專業(yè)知識應(yīng)用到生產(chǎn)的初步能力。例如，課程中的冶金電阻爐的設(shè)計問題，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只是將爐子參數(shù)給定畫出電阻爐示意圖，而改革后則可以要求學(xué)生查閱相關(guān)文獻，根據(jù)溫度要求，自行選擇熱電偶、纏繞方式、耐火材料、絕緣材料的類型和方式，爐子設(shè)計好之后，根據(jù)專業(yè)方向的不同，選擇不同的原料進行試驗，對產(chǎn)品的相關(guān)性能進行分析，達到培養(yǎng)學(xué)生工程能力的目的。endprint

4.完善實驗的考核。為了使實驗教學(xué)取得良好的效果，學(xué)生獲得更多的專業(yè)知識和技能，科學(xué)的考核體系、合理完善的考核方法是必不可少的。我們從實驗的目的和意義入手，采取多層次、多方位的考核辦法，從而建立科學(xué)有效的“冶金實驗方法”實驗課考核機制。“冶金實驗方法”實驗課的成績分為實驗操作成績和實驗報告成績兩個方面。實驗操作成績是在實驗的過程中由實驗教師給出：實驗教師根據(jù)學(xué)生在實驗動手的各個環(huán)節(jié)（包括是否掌握實驗原理，實驗操作是否符合規(guī)范、實驗過程態(tài)度如何等）的表現(xiàn)給出相應(yīng)的成績；實驗報告成績則是根據(jù)學(xué)生實驗后所撰寫的報告（包括實驗過程是否敘述清楚、圖和表等是否規(guī)范、實驗結(jié)果分析是否恰當?shù)龋┙o出相應(yīng)的成績。通過多方面的考察，既可以對學(xué)生的實驗操作進行規(guī)范，又可以對學(xué)生的歸納分析能力進行評價，從而使得實驗課成績更加合理。

三、教學(xué)效果

本項目的主要特色和創(chuàng)新之處在于《冶金實驗研究方法》這門課中的實驗課，根據(jù)教材劃分多種模塊，除了必做的基本實驗，根據(jù)學(xué)生有色冶金、鋼鐵冶金方向的培養(yǎng)需要，可以自主選擇與實際方向結(jié)合的實驗；同時改變了以往考核只看重實驗的簽到和實驗報告的質(zhì)量而忽視實驗過程中學(xué)生的表現(xiàn)、操作和態(tài)度，更加突出了實驗的專業(yè)性和考核的全面性。通過“基礎(chǔ)訓(xùn)練—綜合培養(yǎng)—工程應(yīng)用”三個層面的冶金專業(yè)實驗體系的設(shè)立，將工程應(yīng)用能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)納入冶金實驗教學(xué)體系，達到提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的目的。

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